新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第2单元2探究弹簧弹力与形变量的关系(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第2单元2探究弹簧弹力与形变量的关系(人教版)，共6页。试卷主要包含了35，65等内容，欢迎下载使用。

甲
①挂上重为G0=0.05 N的小桶(可用沙子配重)后,测出橡皮筋的伸长量。
②撤去小桶看橡皮筋是否回到原来位置,以保证橡皮筋在弹性限度内;在小桶内加入一个重为G0的重物后,再测出橡皮筋的伸长量。
③重复步骤②,测量多组数据如下表所示。
(1)选择前6组数据,作F-x图像如图乙所示,6个点几乎落在同一条过原点的直线上,由图乙可知,当橡皮筋伸长量较小时,橡皮筋产生的弹力与橡皮筋的伸长量之间近似满足胡克定律,则橡皮筋的劲度系数为k= N/m(结果保留两位有效数字)。
乙
(2)选择全部数据,作F-x图像如图丙所示,可知随着橡皮筋伸长量的增加,橡皮筋的劲度系数 (选填“增加”“减小”或“不变”)。
丙
(3)通过以上分析,可得出实验结论为 。
2.(2023浙江衢州期末)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,按实验要求组装好实验器材,待弹簧自由下垂并静止时,测出弹簧的长度,如图甲所示,其大小为l0= cm;
在弹簧的弹性限度内,依次在弹簧下端挂上1个钩码、2个钩码、3个钩码(已知1个钩码的质量为50 g)……每一次在钩码处于静止时测出弹簧的长度l,以所挂钩码的个数n为纵坐标,以弹簧长度l为横坐标,建立坐标系,并将测量得到的数据在坐标系中描点,如图乙所示,在图乙中描出不挂钩码的点并作出n-l关系图像,求出弹簧的劲度系数为 N/kg(计算结果保留三位有效数字)。
考虑到重力对竖直放置弹簧的影响,该实验方案得到的弹簧劲度系数与实际值相比 (选填“偏小”“相同”或“偏大”)。
3.(2023浙江宁波高三二模)在“探究弹簧弹力与形变量之间关系”的实验中
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在 (选填“水平”或“竖直”)方向;
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧稳定时,长度记为L自,弹簧下端挂上砝码盘稳定时,长度记为L0,在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧稳定时长度依次记为L1至L6,数据如下表,表中有一个数值记录不符合规范,其长度符号为 ;
(3)以砝码的质量为纵轴,弹簧总长度与L0的差值为横轴建立直角坐标系,根据表中数据描绘出m-t图像;
(4)根据m-x图像计算可得该弹簧的劲度系数为 N/m(结果保留两位有效数字,重力加速度g取10 m/s2)。
4.(2023浙江高三选考模拟)一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数是否与被截断前相同?为了弄清楚这个问题,物理兴趣小组的同学们设计了这样一个实验:如图甲所示,将弹簧的一端固定在水平桌面O点处的挡板上,在弹簧的中间位置和另一端分别固定一个用于读数的指针a和b,弹簧处于原长状态。然后用细线系住弹簧右端并绕过光滑定滑轮,细线另一端系有轻质挂钩。在弹簧下面放一刻度尺,使刻度尺零刻度线与O点对齐。(已知每个钩码的重力均为0.1 N)
Ⅰ.首先记录自然状态下指针所指的刻度,然后在挂钩上依次悬挂1个、2个、3个钩码…,同时记录每次指针b所指的刻度xb,并计算出其长度的变化量Δxb;
Ⅱ.在弹簧处于原长状态下,在a处将弹簧截成相同的两段后,以a端作为弹簧的最右端重复上述实验步骤,记录每次a指针所指的刻度xa,并计算出其长度的变化量Δxa;
(1)以钩码重力为纵坐标,Δx为横坐标建立如图乙所示的坐标系,并根据实验所得数据,作出了如图乙所示的两条图线。
(2)根据图乙可知,Oa段弹簧的劲度系数k1= N/m,Ob段弹簧的劲度系数k2= N/m。(结果保留一位小数)
(3)由本实验可知,一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
5.某学习小组利用如图甲所示的实验装置测量圆形橡皮筋的弹性模量,在弹性限度内,橡皮筋像弹簧一样,弹力大小F与伸长量x成正比,即F=kx,k值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关,理论与实践都表明k=Y,其中Y在材料力学上称之为弹性模量。
(1)在国际单位制中,弹性模量Y的单位应该是 。
A.NB.m
C.N/mD.N/m2
(2)先利用刻度尺测量圆形橡皮筋的原长L=20.00 cm,再利用螺旋测微器测量橡皮筋处于原长时的直径D,如图乙所示,则D= mm。
(3)作出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图像,如图丙所示,则该橡皮筋的k值为 N/m,由k=Y通过计算得出该橡皮筋的弹性模量Y= (保留两位有效数字)。
6.(2023湖北武汉模拟)某实验小组利用图甲所示装置探究弹簧的弹力与形变量的关系。实验中使用螺旋弹簧,该弹簧在自然状态下有一定的收缩力。实验时把弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自然下垂时下端的示数(L)。在弹簧的下端悬挂不同质量(m)的钩码,记录弹簧在不同弹力下弹簧下端的示数并填入表格中,计算对应的弹簧伸长量x的值。
甲
乙
(1)图乙是根据上表数据绘制的m-x图线,其中AB段为曲线、BC段为直线,则该弹簧在 (选填“OA”“AB”或“BC”)段满足胡克定律;
(2)由图乙可得直线BC的函数表达式为m=x+(单位:g),弹簧的劲度系数k= N/m,弹簧在自然状态下的收缩力F0= N;(重力加速度大小g取9.8 m/s2,结果均保留两位小数)
(3)由于弹簧的质量不能忽略,它对弹簧劲度系数的测量 (选填“有”或“没有”)影响。
参考答案
实验练2 探究弹簧弹力与形变量的关系
1.答案 (1)12 (2)减小 (3)当形变量较小时,橡皮筋的弹力与伸长量近似成正比
解析 (1)根据图乙可知,橡皮筋的劲度系数为k=N/m=12N/m。
(2)由图丙可知,随着橡皮筋伸长量的增加,图线的斜率减小,橡皮筋的劲度系数减小。
(3)通过以上分析,可得出实验结论为当伸长量较小时,橡皮筋的弹力与伸长量近似成正比。
2.答案 13.60 见解析图 30.6 相同
解析 弹簧的长度为l0=13.60cm。
作出n-l关系图像如图所示
不挂钩码的点为图像与横轴的交点位置;
弹簧的劲度系数为k=N/m=30.6N/m
弹簧的劲度系数等于图像的斜率,则弹簧的重力对劲度系数的测量无影响,该实验方案得到的弹簧劲度系数与实际值相比相同。
3.答案 (1)竖直 (2)L3 (4)5.0
解析 (1)因为弹簧有自重,所以在探究弹簧的弹力与形变量之间的关系时,需要排除自身重力带来的误差,故实验时弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向。
(2)根据表格中的数据,可知该刻度尺的分度值为1mm,只有L3测量的数据保留到分度值,其余都是保留到了分度值的下一位,故L3数值记录不符合规范。
(4)根据胡克定律公式F=kΔx,结合图像的斜率可得该弹簧的劲度系数k=N/m=5.0N/m。
4.答案 (2)10.0 5.0 (3)增大
解析 (2)根据胡克定律得F=k·Δx
可得Oa段弹簧的劲度系数k1=N/m=10.0N/m,Ob段弹簧的劲度系数k2=N/m=5.0N/m。
(3)由以上分析可知,这根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将增大。
5.答案 (1)D (2)2.150 (3)312.5 1.7×107N/m2
解析 (1)根据表达式k=Y,可得Y=,已知k的单位是N/m,L的单位m,S的单位是m2,所以Y的单位是N/m2。故选D。
(2)由图乙可知,螺旋测微器的读数为D=2mm+15.0×0.01mm=2.150mm,则橡皮筋处于原长时的直径为2.150mm。
(3)根据F=kx可知,图像的斜率大小等于劲度系数大小,由图像求出劲度系数为k=N/m=312.5N/m,根据Y=,得Y=N/m2=1.7×107N/m2。
6.答案 (1)BC (2)9.33 0.43 (3)没有
解析 (1)由胡克定律F=kx,有ΔF=kΔx,即Δmg=kΔx,故BC直线段满足胡克定律。
(2)由Δmg=kΔx,有Δm=Δx,则斜率,故k=9.33N/m。由图知当m=70g时弹簧完全展开,F0+kx=mg,得F0=0.43N。
(3)由(2)有Δm=Δx,弹簧的自身重力不影响图像斜率,从而不影响测量结果。实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
弹力F/(10-2N)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
伸长量x/(10-3m)
0
4
9
12
17
21
28
35
44
55
长度符号
L自
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值/cm
26.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
m/g
0
10
20
30
40
50
60
70
L/cm
10.50
10.50
10.50
10.50
10.75
11.40
12.20
13.25
x/cm
0
0
0
0
0.25
0.90
1.70
2.75
m/g
80
90
100
110
120
130
140
150
L/cm
14.30
15.35
16.40
17.50
18.65
19.65
20.75
21.85
x/cm
3.80
4.85
5.90
7.00
8.15
9.15
10.25
11.35